Fisica spiegazione di alcuni termini

I termini della fisica hanno una definizione scientifica “rigorosa” che è applicata anche nel caso umano.
Le grandezze fisiche e le loro unità di misura sono usate anche nel linguaggio comune.
Il corpo umano richiede: equilibrio e movimento.
Da oggi farai conoscenza con il concetto di equilibrio, baricentro, leva, forza, velocità, accelerazione, lavoro, potenza ed energia, attrito, elasticità.
Ricorda che il corpo umano è formato anche da: segmenti ossei, articolazioni, muscoli. Ed è sempre soggetto alla forza di gravità che lo attira verso il centro del pianeta.

• Cosa è la Biomeccanica: la biomeccanica è la fisica applicata al corpo umano e quindi alle attività sportive.

Equilibrio di un corpo(fisica) → stabilità (biomeccanica)

• Cosa vuol dire che un corpo è in equilibrio? Un corpo è in equilibrio quando non TRASLA (non si muove in orizzontale, verticale, obliquo) e non RUOTA. L’equilibrio è legato ai concetti di base di appoggio e di baricentro.
• Cosa vuol dire traslazione? La traslazione è un movimento “diritto” orizzontale, verticale, obliquo.
• Cosa è la base di appoggio? La base di appoggio è l’area “delimitata” dai punti di appoggio (piedi, mani…, gambe di un tavolo….) e non i soli punti di appoggio.
• Che cosa è il baricentro? Il baricentro è il punto dove si immagina che sia concentrata tutta la forza di gravità cui il corpo è soggetto
• Dove è il baricentro del corpo umano? Nel  corpo umano ogni singola parte presenta un peso; si immagina che la risultante di tutte queste forze peso sia concentrata nel baricentro. Il baricentro è circa dove l’ombelico.
• Il baricentro del corpo umano è fisso? La posizione del baricentro cambia in relazione alla forma e alla posizione di tutte le parti che compongono il corpo I l baricentro è sempre vicino all’ombelico, ma si sposta se ci si muove: se alzi il braccio lo sposti in alto e se ti pieghi lo sposti in basso
• Fino a quando il corpo è in equilibrio? Il corpo (umano e non) è in equilibrio fino a quando la VERTICALE che passa per il baricentro cade all’interno della zona chiamata base di appoggio. Appena questa linea verticale esce dalla base di appoggio il corpo perde equilibrio e cade.
• La perdita di equilibrio è immediata? Quando la verticale non cade al centro della base d’appoggio ma è spostata verso la periferia, il corpo perde progressivamente stabilità (ma non ancora equilibrio); il corpo è costretto ad aumentare il proprio lavoro muscolare o a variare la base di appoggio.
• Come si varia la base di appoggio? Allargando le gambe, usando un corpo esterno (ad esempio un bastone), appoggiando un ginocchio su una superficie (ad esempio il letto o la sedia), abbassando il baricentro.
• Cosa dice il principio di stabilità di un corpo ? il principio di stabilità afferma che
• più è basso il baricentro, maggiore è la stabilità del corpo
• maggiore è la base di appoggio maggiore è la stabilità
• maggiore è l’attrito fra corpo e superficie di appoggio maggiore è la stabilità (w le scarpe)
• Che cosa è la forza in fisica? La forza esprime le azioni responsabili del movimento di un corpo o di una sua deformazione. La forza produce variazioni di velocità, fa curvare, fa fermare, allunga o accorcia un oggetto. Si misura in Newton (simbolo N).
• Che cosa è la forza in biomeccanica? La forza esprime l’azione motoria che permette all’uomo di vincere una resistenza attraverso la tensione muscolare della contrazione. La forza dipende dalla durata dell’azione, dalla resistenza e dalla velocità esecutiva
• Forza motrice o potente: lancio del peso, pugilato
• Forza resistente o resistenza: si manifesta quando si fa attività prolungata  come canotaggio, sci di fondo, maratona, campestre, nuoto nelle lunghe distanze
• Forza massimale quando la resistenza raggiunge il limite di sopportazione del muscolo: sollevamento pesi
• Forza veloce: bisogna vincere la forza resistente con un gesto rapido (scherma, lancio del giavellotto, salto)
• Che cosa è la Resistenza?  è la forza motoria che permette all’uomo di mantenere uno sforzo fisico prolungato sostenendo i sintomi della fatica. In fisica la fatica non esiste, può essere una forza espressa da un numero di Newton  molto grande.
• Qual è la formula della Forza? La formula della forza, sia in fisica sia in biomeccanica è sempre data da
• Forza = massa ∙ accelerazione

Cioè

• F = m∙a

In palestra dove l’accelerazione è minima,  la forza in un esercizio è indicata dal massimo carico sollevato in una ripetizione.

• Come si chiama la formula della forza? La formula che permette di calcolare la forza è la seconda legge della dinamica, detta anche seconda legge di Newton.
• Nella seconda legge della dinamica, la massa è esprimibile come vuoi? NO, la massa va sempre espressa in kg (mai g, mai mg, mai tonnellate, solo kg). Se non trasformi i grammi in kg sbagli.

• Che cosa è L’APPARATO LOCOMOTORE? L’apparato locomotore l’insieme di ossa, articolazioni e muscoli. che consente all’uomo di muoversi, di camminare, di saltare… sfrutta un complesso sistema di leve.
• Cosa fanno le articolazioni? Le articolazioni hanno la funzione di tenere unite le ossa tra di loro permettendo il movimento.
• Cosa fanno i muscoli? I muscoli costituiscono la parte attiva dell’apparato locomotore ed avvolgono tutto il corpo e nel loro complesso costituiscono a quasi metà del peso totale del corpo.
• Che cosa è una leva? La leva è una macchina semplice inventata dall’uomo, ossia un dispositivo in grado di compiere lavoro eseguendo un semplice movimento.
• Qual è lo scopo delle leve? Lo scopo delle leve è quello di amplificare la forza umana così da svolgere lavori impossibile per la sola forza muscolare.
• Perché è errato dire che le leve sono state inventate dall’uomo? L’affermazione è imprecisa perché il corpo umano è formato da leve e queste leve interne sono essenziali al movimento dell’uomo.
• Da cosa è formata una leva? Una leva è sempre schematizzabile come un’asta rigida che ruota attorno ad un perno (detto fulcro della leva), sulla quale agiscono due forze: la forza resistente (da vincere) e la forza potente o motrice che si oppone alla resistente.
• Che cosa è il braccio di una leva? Ogni leva presenta sempre due bracci (non uno solo), che si misurano in cm, dm, m,……. Si ha il braccio resistente (BR) che è la distanza fra fulcro e forza resistente e braccio potente (BP) che esprime la distanza fra fulcro e forza potente
• Quali sono gli elementi delle leve del corpo umano?
• FULCRO:  è l’articolazione su cui si genera il movimento
• FORZA PESO O RESISTENZA (FR) è la resistenza da vincere (un manubrio o il segmento osseo)
• FORZA MUSCOLARE o Potenza (FP) è il muscolo che produce la tensione necessaria a produrre il movimento
• Braccio Resistente (BR) è la distanza, espressa in metri, tra il fulcro e la resistenza.
• Braccio Potente (Bp)  è la distanza fra il fulcro e l’inserzione del muscolo

 

• Che cosa è il MOMENTO di una leva? La leva ha sempre due momenti e non solo uno. Ed è molto meglio parlare di momento di una forza piuttosto che di momento di una leva.si ha il

• momento resistente = forza resistente ∙ braccio resistente
• momento potente = forza muscolare ∙ braccio potente

e si misurano in Newton ∙metro

• Quale importante osservazione interessa il momento di una forza?

• Se la forza resistente è grande allora il braccio resistente è piccolo
• Se la forza potente è grande allora il braccio potente è piccolo
• Insomma forza grande con braccio piccolo e viceversa, forza piccola con braccio grande.

• Quale è la condizione di equilibrio di una leva? Una leva è in equilibrio quando vale la relazione che impedisce alla leva di ruotare, cioè:

Momento resistente = momento potente

Che cosa è una leva vantaggiosa? una leva si dice vantaggiosa quando in condizioni di equilibrio la forza potente è minore di quella resistente (e se la forza potente è piccola, il suo braccio è grande)

Che cosa è una leva svantaggiosa? una leva si dice svantaggiosa quando in condizioni di equilibrio la forza potente è maggiore di quella resistente (e se la forza potente è grande, il suo braccio è piccolo)

• Quanti tipi di leve ci sono? Anche nel corpo umano esistono tre generi di leve; si riconoscono osservando cosa si trova all’interno dello schema.
• Che cosa è una leva di terzo genere?

• La leva di terzo tipo ha la forza motrice interna ed è sempre e solo svantaggiosa.
• Sono le più numerose del corpo umano
• È responsabile di movimenti piccoli ad elevata velocità

• permette una maggiore velocità e ampiezza di movimento, cioè un vantaggio dinamico.

• Svantaggio statico (della leva) = vantaggio dinamico (movimento e rapidità)

Si trova una leva di terzo genere nella flessione dell’avambraccio.
Fulcro             →        articolazione del gomito
Resistenza      →        si poggia sulla mano
Potenza:          →        i muscoli della parte anteriore del braccio
(pinza gelato).

• Che cosa è una leva di secondo genere?

• La leva di secondo tipo ha la forza resistente interna ed è sempre e solo vantaggiosa.
• Basta poco lavoro muscolare per spostare grandi pesi
• Favorisce piccoli spostamenti per velocità minori.

Si trova una leva di secondo genere nel sollevamento sull’avampiedi.
Fulcro             →        avampiede
Resistenza       →        metatarso = tallone + dorso del piede
Potenza           →        i muscoli del polpaccio.
(Carrucola, schiaccianoci.)

• Che cosa è una leva di primo genere?

• La leva di primo tipo ha il fulcro  interno e può essere a volte vantaggiosa, a volte svantaggiosa, a volte indifferente.

Esempio: il movimento della testa.
Forza resistente          →        la parte anteriore del cranio
Forza potente             →        i muscoli del collo
Il fulcro                       →        l’articolazione atlo-occipitale alla base del cranio.
(Altalena, forbici)

Compito: cerca su internet un esempio di leva di primo genere vantaggiosa sia del corpo umano che della vita quotidiana.